CN105199493A - 一种隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的隔热涂料使用贝壳粉作为填料，配以高反射率的金红石型二氧化钛颜料，以水性氟碳乳液为成膜树脂，按照以下步骤进行制备：首先将贝壳粉与水按照比例混合，使贝壳粉均匀分散在水中后，加入水性氟碳乳液并搅拌均匀，随后加入润湿剂、消泡剂和分散剂，得到贝壳粉均匀分散的体系，使用研磨机以50至3000r/min的转速搅拌，使贝壳粉在浆体中充分分散；然后加入二氧化钛、增稠剂和成膜助剂后，以50至3000r/min的转速搅拌，最后加入空心微珠，为避免空心微珠破损，以50至3000r/min的转速搅拌即可得到所述的隔热涂料。将贝壳粉作为填料制备隔热涂料，在提高涂料综合性能的同时，可以将作为废弃物的贝壳回收利用，节约资源、降低成本。

Description

一种隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种隔热涂料及其制备方法。

背景技术

随着全球不可再生资源的减少、温室效应的加剧以及全球环境的恶化，节能环保逐渐成为大家所追求的目标。一方面，城市化的飞速发展，给经济、社会和环境带来了巨大挑战，而城市环境的恶化和城市热岛效应的加剧已成为全球所面临的重大问题。夏季，建筑物外墙温度可达40-50℃，这使得建筑物内温度也较高，需要人工强制降温，消耗大量电能。据估计，大约40％的能源消耗来自于建筑物，大约15％的电力消耗用于建筑物降温和取暖。另一方面，夏季太阳辐射强度较高，储油罐表面温度可高达70-80℃，而高温容易造成储油罐中原油的蒸发损失。因此研究隔热涂料来降低建筑物能耗和储油罐原油蒸发损失对节能环保有着重要的意义。

我国海洋面积广阔，海岸线长，贝壳资源丰富，每年会有大量贝壳废弃。贝壳是由碳酸钙和有机质构成的材料，其中碳酸钙含量大约为95％，蛋白质、多糖等有机质占有5％左右。贝壳粉中的碳酸钙为天然碳酸钙，也称为重质碳酸钙。研究发现，重质碳酸钙可改善涂料的耐水性和漆膜的强度，细度小的重质碳酸钙可提高涂料的耐洗刷性，且超细的重质碳酸钙可提高涂料的流平性、耐化学性、光泽等性能。而且贝壳热导率低，化学性质稳定，耐磨损性和耐腐蚀性好，因此，以贝壳粉为隔热涂料的填料能够显著地提高隔热涂料的综合性能。

目前商品化的隔热涂料，部分存在着耐久性和耐污性较差，隔热性能一般的问题,而且成本较高，使得隔热涂料的发展受到了一定的限制。如申请号为201310719985.9的中国发明专利，其发明隔热涂料的反射率只有83％，而本发明的隔热涂料反射率达到86％；申请号为201410124721.3的中国发明专利，用粉煤灰漂珠作为填料，耐久性和耐污性较差。为了改善这一现状，使用贝壳粉作为隔热涂料的填料，可以充分发挥贝壳粉量大易获取、化学性质稳定、热导率低和成本低的特点，不仅可以提高涂料的隔热性能，改善其耐污性和耐洗刷性，还能让废弃的贝壳粉变废为宝，降低涂料生产成本。因此，以贝壳粉为填料的隔热涂料具有广泛的应用价值和前景。

发明内容

技术问题：为了克服现有涂料存在的问题，本发明提供一种隔热涂料及其制备方法，使用一定配比的贝壳粉作为填料，合理优选具有高反射率的颜料，以水性氟碳乳液为成膜树脂，研制出隔热性能良好，耐污、耐水，耐洗刷、耐老化、耐酸碱等综合性能优异的涂料。

技术方案：本发明的上述目的主要是通过以下技术方案予以实现的：

本发明的隔热涂料，按质量百分比计算，各组分组成为：

成膜树脂：

水性氟碳乳液30％～50％

颜料：

二氧化钛5％～20％

隔热填料：

贝壳粉10％～30％

空心微珠5％～20％

功能助剂：

润湿剂0.5％～5％

分散剂0.5％～5％

消泡剂0.5％～5％

增稠剂0.5％～5％

成膜助剂0.5％～5％

水余量。

其中：

所述的水性氟碳乳液为三氟氯乙烯、四氟乙烯或全氟丙烯中的一种或多种混合溶液。

所述的贝壳粉为200目至2000目中的一种或多种混合粉末。

本发明的一种隔热涂料的制备方法，按照以下步骤进行制备：

首先将贝壳粉与水按照比例混合，使贝壳粉均匀分散在水中后，加入水性氟碳乳液并搅拌均匀，随后加入润湿剂、消泡剂和分散剂，得到贝壳粉均匀分散的体系，使用研磨机以50至3000r/min的转速搅拌，使贝壳粉在浆体中充分分散；

然后加入二氧化钛、增稠剂和成膜助剂后，以50至3000r/min的转速搅拌，最后加入空心微珠，为避免空心微珠破损，以50至3000r/min的转速搅拌即可得到所述的隔热涂料。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明首次使用了一种生物质填料——贝壳粉，设计了一种新型的隔热涂料。以一定配比的贝壳粉作为填料，既提高了涂料的隔热性能，耐老化性和耐污性，又解决了现有隔热涂料耐候性不好和成本较高的问题，并且环保安全，施工方便，具有突出的综合性能。

(2)本发明使用一定粒径分布的贝壳粉作为隔热填料，不同粒径大小的贝壳粉具有紧密堆积效应，提升涂层的致密性，同时，低热导率的贝壳粉能阻碍涂层中热量的传递，具有显著的隔热降温效果。

(3)本发明的隔热涂料使用了水性氟碳乳液作为成膜树脂，不仅具有优异的耐候性、耐污性和阻燃抗菌等性能，而且健康环保。

(4)本发明使用二氧化钛作为涂料颜料，在可见光波段和近红外波段具有较高的反射率，能有效提高涂层的隔热性能。

(5)本发明通过大量的实验和分析，研究了所用贝壳粉粒径大小对于涂料隔热性能的影响，得到了原材料选取和用量的最佳配方，确保涂料具有优异的隔热降温性能。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的描述：

本发明实施例选用如下原料及关键实验设备：

·水性氟碳乳液，

·二氧化钛，

·贝壳粉，

·空心微珠，

·消泡剂(乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物)

·分散剂(三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇)

·增稠剂(丙烯酸、甲基丙烯酸)

·成膜助剂(丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯)

·高速研磨分散搅拌机，

·斯托默粘度计，型号为STM-IV。

实施例1

一.涂料的各组分及配方如下：

(1)水性氟碳乳液100g

(2)二氧化钛40g

(3)贝壳粉(1500目)30g

(4)空心微珠10g

(5)分散剂1g

(6)消泡剂1g

(7)增稠剂1g

(8)成膜助剂1g

(9)水16g

二.制备步骤如下：

首先将涂层的各个组分按照上述的配比进行称量和配料，将贝壳粉(1500目)与水按照比例混合，使贝壳粉均匀分散在水中后，加入水性氟碳乳液并搅拌均匀，随后加入润湿剂、消泡剂和分散剂，得到贝壳粉均匀分散的体系，使用装有锯齿圆盘式叶轮的研磨机以1000r/min的转速搅拌，使贝壳粉在浆体中充分分散。

然后加入钛白粉、增稠剂和成膜助剂后，以1000r/min的转速搅拌，最后加入空心微珠，为避免空心微珠破损，以500r/min的转速搅拌，即可得到1500目贝壳粉隔热涂料。

三.涂层性能检测

1.太阳反射比测试

将乳液涂覆在铝合金板表面，铝板试样长宽尺寸为40mm×40mm。

然后使用紫外分光光度计对涂层太阳反射比进行测量，本实施例的隔热涂层在可见光波段(400nm～720nm)和近红外波段(720nm～2500nm)的太阳反射比分别达到了86％和82％，而太阳光的主要能量集中在可见光和近红外波段，这说明本发明的隔热涂料对整个波段的太阳光能量都具有高的反射率。

2.隔热性能测试

采用聚苯乙烯绝热箱体，尺寸为30cm×30cm×30cm，其中一个测试面为基材，将涂层均匀涂刷在基材铁板上。光源为500w的碘钨灯，距离基板50cm。分别在基材表面中心和箱体内部中心设立一个测温点，然后比较内部测温点的升温情况，测试时间为1h。

经过测试，不刷涂层内部测温点温度升高了15.0℃，涂刷市售隔热涂层内部测温点升高了13.2℃，而涂刷本发明的贝壳粉隔热涂层，内部测温点只升高了11.2℃，这说明本发明的隔热涂层具有更加优异的隔热降温效果。

3.漆膜附着力测试

参照GB/T1720—79,将涂料均匀涂刷在钢板上，钢板尺寸为50mm×100mm×(0.2～0.3)mm，然后用附着力测定仪进行检测，本实施例的隔热涂层在圆滚线划痕范围内的漆膜完整，没有脱落，附着力为1级,说明涂层具有良好的漆膜附着力。

4.耐水性测试

对本实施例的隔热涂层，按照GB/T1733—1993进行耐水性测试，96h无异常，符合标准要求，说明本发明的涂层具有防水性好的特点。

5.耐老化性测试

对本实施例的隔热涂层，按照GB/T1865—1997进行耐老化性测试，500h不起泡，不剥落，无裂纹，符合标准要求，说明本发明的涂层具有耐老化性好的特点。

6.耐洗刷性测试

对本实施例的隔热涂层，按照GB/T9266—2009进行耐洗刷性测试，在洗刷规定次数后基材表面没有露出，符合标准要求，说明本发明的涂层具有耐洗刷性好的特点。

7干燥时间测试

对本实施例的隔热涂层，按照GB/T1728—1979进行干燥时间测试，小于2h，符合标准要求。

实施例2

与实施例1相比，涂料的填料所用贝壳粉的目数为1000目，本实施例的各组分和配方如下：

(1)水性氟碳乳液100g

(2)二氧化钛40g

(3)贝壳粉(1000目)30g

(4)空心微珠10g

(5)分散剂1g

(6)消泡剂1g

(7)增稠剂1g

(8)成膜助剂1g

(9)水16g

本实施例的涂料制备按照实施例1的制备步骤，得到了1000目贝壳粉隔热涂料。

实施例3

与实施例1相比，涂料的填料所用贝壳粉的目数为500目，本实施例的各组分和配方如下：

(1)水性氟碳乳液100g

(2)二氧化钛40g

(3)贝壳粉(500目)30g

(4)空心微珠10g

(5)分散剂1g

(6)消泡剂1g

(7)增稠剂1g

(8)成膜助剂1g

(9)水16g

本实施例的涂料制备按照实施例1的制备步骤，得到了500目贝壳粉隔热涂料。

实施例4

与实施例1相比，涂料的填料所用贝壳粉的目数为200目，本实施例的各组分和配方如下：

(1)水性氟碳乳液100g

(2)二氧化钛40g

(3)贝壳粉(200目)30g

(4)空心微珠10g

(5)分散剂1g

(6)消泡剂1g

(7)增稠剂1g

(8)成膜助剂1g

(9)水16g

本实施例的涂料制备按照实施例1的制备步骤，得到了200目贝壳粉隔热涂料。

实施例5

与实施例1相比，涂料的填料所用贝壳粉为一定配比的200目，500目，1500目的混合粉末，本实施例的各组分和配方如下：

(1)水性氟碳乳液100g

(2)二氧化钛40g

(3)贝壳粉(200目)10g

(4)贝壳粉(500目)10g

(5)贝壳粉(1500目)10g

(6)空心微珠10g

(7)分散剂1g

(8)消泡剂1g

(9)增稠剂1g

(10)成膜助剂1g

(11)水16g

本实施例的涂料制备按照实施例1的制备步骤，得到了200目，500目，1500目复合的贝壳粉隔热涂料。

Claims (4)

1.一种隔热涂料，其特征在于，按质量百分比计算，各组分组成为：

成膜树脂：

水性氟碳乳液30％～50％

颜料：

二氧化钛5％～20％

隔热填料：

贝壳粉10％～30％

空心微珠5％～20％

功能助剂：

润湿剂0.5％～5％

分散剂0.5％～5％

消泡剂0.5％～5％

增稠剂0.5％～5％

成膜助剂0.5％～5％

水余量。

2.根据权利要求1所述的一种隔热涂料，其特征在于所述的水性氟碳乳液为三氟氯乙烯、四氟乙烯或全氟丙烯中的一种或多种混合溶液。

3.根据权利要求1所述的一种隔热涂料，其特征在于所述的贝壳粉为200目至2000目中的一种或多种混合粉末。

4.一种如权利要求1所述的一种隔热涂料的制备方法，其特征在于该方法按照以下步骤进行制备：

首先将贝壳粉与水按照比例混合，使贝壳粉均匀分散在水中后，加入水性氟碳乳液并搅拌均匀，随后加入润湿剂、消泡剂和分散剂，得到贝壳粉均匀分散的体系，使用研磨机以50至3000r/min的转速搅拌，使贝壳粉在浆体中充分分散；

然后加入二氧化钛、增稠剂和成膜助剂后，以50至3000r/min的转速搅拌，最后加入空心微珠，为避免空心微珠破损，以50至3000r/min的转速搅拌即可得到所述的隔热涂料。